李楠，廖建科，鄭文茜，劉紅

(重慶大學(xué) 城市建設(shè)與環(huán)境工程學(xué)院，三峽庫(kù)區(qū)生態(tài)環(huán)境教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶，400045)

人們80%以上的時(shí)間在室內(nèi)度過(guò)，室內(nèi)空氣質(zhì)量的優(yōu)劣將直接影響人們的工作和生活，甚至可能威脅到人類的身體健康。因此，一個(gè)舒適的室內(nèi)環(huán)境成為人們追求的理想環(huán)境。隨著空調(diào)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，人們對(duì)建筑室內(nèi)熱環(huán)境提出更高的要求，建筑室內(nèi)的人體熱舒適和健康問(wèn)題成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。同時(shí)，由于建筑能耗大幅度地增加，人們開(kāi)始重視能源的有效利用和可持續(xù)發(fā)展。室內(nèi)舒適性的改善與空調(diào)系統(tǒng)能耗問(wèn)題成為目前暖通空調(diào)領(lǐng)域所面臨的一個(gè)主要矛盾。為改善室內(nèi)空氣品質(zhì)，提高室內(nèi)舒適性，并節(jié)約能量，近年來(lái)提出一種同時(shí)考慮舒適性與節(jié)能性的冷卻頂板與置換通風(fēng)(CC/DV)復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)。CC/DV復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)將置換通風(fēng)系統(tǒng)與冷卻頂板裝置有機(jī)結(jié)合，可有效去除潛熱負(fù)荷和顯熱負(fù)荷，并分別控制室內(nèi)溫度和濕度，是一種既能提高能源利用率又能改善室內(nèi)空氣品質(zhì)的新型空調(diào)系統(tǒng)。與傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)相比，采用 CC/DV系統(tǒng)的房間工作區(qū)的氣流速度較低，有效避免吹風(fēng)感，室內(nèi)空氣的豎直溫度梯度相對(duì)較小，可提高人體熱舒適性。相關(guān)研究表明：CC/DV復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)的能耗一般可比傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能30%～40%[1-3]。目前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于冷卻頂板與置換通風(fēng)復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)營(yíng)造舒適的室內(nèi)環(huán)境和節(jié)約能源的研究越來(lái)越多。朱能等[4]指出在 CC/DV復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)中，由于下送風(fēng)溫度比較低，且在房間地板附近有空氣流動(dòng)，容易在膝與足部形成風(fēng)感威脅。馬玖辰[5]通過(guò)在相同工況條件下，對(duì)復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)與置換通風(fēng)系統(tǒng)房間水平、垂直溫度場(chǎng)的比較，認(rèn)為復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)室內(nèi)溫度場(chǎng)分布均勻，垂直溫度梯度較低，均在3 ℃以下，滿足人體熱舒適性要求，復(fù)合空調(diào)具有良好的熱舒適性。國(guó)外學(xué)者關(guān)于 CC/DV復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)的研究主要集中在熱舒適、室內(nèi)空氣品質(zhì)、設(shè)計(jì)參數(shù)以及能耗及與其他系統(tǒng)的總費(fèi)用比較等方面[6-8]。從生理角度上講，人最舒適的感覺(jué)是頭涼腳暖，但這種空調(diào)方式可能會(huì)使房間垂直方向出現(xiàn)下低上高的溫度分布，并且由于下送風(fēng)方式空氣溫度比較低容易引起風(fēng)感威脅。因此，有必要對(duì) CC/DV系統(tǒng)的舒適性進(jìn)行深入研究。

1 冷卻頂板與置換通風(fēng)空調(diào)復(fù)合系統(tǒng)

1.1 置換通風(fēng)系統(tǒng)

置換通風(fēng)是基于空氣密度差所形成的熱氣流上升和冷氣流下降的原理。新鮮空氣由送風(fēng)口直接送入工作區(qū)，并在地板上形成一層較薄的空氣湖，空氣湖由較涼的新鮮空氣的擴(kuò)散而成。在室內(nèi)的熱源(人員及設(shè)備)的作用下，新鮮空氣由于熱源的浮力作用使其向室內(nèi)上部流動(dòng)并形成室內(nèi)空氣運(yùn)動(dòng)的主導(dǎo)氣流，送風(fēng)速度約為0.25 m/s，對(duì)室內(nèi)主導(dǎo)氣流無(wú)任何實(shí)際的影響。

置換通風(fēng)房間工作區(qū)內(nèi)由熱對(duì)流產(chǎn)生的溫度梯度是造成人體局部不舒適的主要原因。離地面0.1 m的高度是人體腳踝的位置，腳踝是人體暴露于空氣中的敏感部位，該處的空氣不應(yīng)引起人體不舒適。房間工作區(qū)的溫度梯度往往取決于離地面1.1 m高度處的溫度(對(duì)坐姿人員如辦公、會(huì)議、聽(tīng)課和觀劇等)。室內(nèi)垂直溫度梯度導(dǎo)致腳涼頭暖的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象與人體得舒適性規(guī)律有悖。ISO7730標(biāo)準(zhǔn)[9]規(guī)定，地板上方0.1～1.1 m之間的垂直溫差不應(yīng)超過(guò)3 ℃。出于舒適性的考慮，為不使人體產(chǎn)生過(guò)重的腳涼頭暖的不適感，送風(fēng)溫差一般為2～4 ℃，最大不能超過(guò)6 ℃。由于受空間和送風(fēng)速度限制，單一的置換通風(fēng)系統(tǒng)所能提供的制冷量就比較小，冷負(fù)荷一般不能超過(guò)30 W/m2[10]。如何在不破壞置換通風(fēng)良好的氣流組織和保證舒適度的前提下提高空調(diào)系統(tǒng)的制冷能力，最佳的解決方法就是將冷卻頂板系統(tǒng)和置換通風(fēng)系統(tǒng)結(jié)合使用。

1.2 冷卻頂板系統(tǒng)

冷卻頂板供冷量由冷凍水通過(guò)導(dǎo)熱和對(duì)流的方式傳遞到頂板表面，頂板、熱源以及維護(hù)結(jié)構(gòu)之間通過(guò)輻射來(lái)傳遞冷量，與室內(nèi)空氣之間則通過(guò)對(duì)流來(lái)傳遞冷量。冷卻頂板一般可以提供60～80 W/m2的冷量[11]。不同于全空氣系統(tǒng)，冷卻頂板系統(tǒng)通過(guò)直接的輻射和間接對(duì)流的作用來(lái)移除熱源的熱量。對(duì)于輻射換熱來(lái)說(shuō)，其換熱量最終取決于冷卻頂板、墻面、人體及室內(nèi)熱源的表面溫度，各表面的幾何形狀，相對(duì)位置及其輻射特性；對(duì)流的換熱量則完全取決于頂板附近的空氣流動(dòng)方式，通過(guò)控制空氣流動(dòng)的方式可在很大程度上對(duì)冷卻量進(jìn)行控制。一般而言，頂板供冷中輻射換熱量占總熱交換量的50%以上[12]。

在輻射換熱的作用下，室內(nèi)圍護(hù)結(jié)構(gòu)、地面等各表面溫度均勻，且較低，此時(shí)人的實(shí)感溫度低于環(huán)境的空氣溫度，所以，人體將有較高的舒適感。此外，冷卻頂板系統(tǒng)能提供一個(gè)垂直溫差較小，幾乎沒(méi)有氣流，不產(chǎn)生局部不舒適的室內(nèi)環(huán)境，而且可以在冷源和房間空氣溫差很小的情況下運(yùn)行，這使得天然冷源的使用成為可能。因此，冷卻頂板系統(tǒng)與傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)相比，具有更好的舒適性、節(jié)能效率等優(yōu)勢(shì)。基于這些優(yōu)勢(shì)，近幾年冷卻頂板系統(tǒng)越來(lái)越受人們的關(guān)注。然而，冷卻頂板系統(tǒng)不能有效的控制濕度水平，易結(jié)露，為避免頂板結(jié)露，頂板表面溫度至少應(yīng)該比室內(nèi)空氣的露點(diǎn)溫度高1 ℃[3]。由于露點(diǎn)溫度的限制，冷卻頂板系統(tǒng)的輻射供冷能力有限，而且冷卻頂板系統(tǒng)并不能改善室內(nèi)空氣品質(zhì)，即無(wú)法去除室內(nèi)潛熱負(fù)荷和排除室內(nèi)污染物[13]。因此，冷卻頂板通常要與某種形式的送風(fēng)方式結(jié)合，將室外新風(fēng)經(jīng)過(guò)除濕后送入室內(nèi)，即可解決新風(fēng)問(wèn)題，又可降低室內(nèi)空氣溫度，并降低結(jié)露的風(fēng)險(xiǎn)。送風(fēng)可以承擔(dān)一定的室內(nèi)冷負(fù)荷，使得頂板輻射供冷在冷負(fù)荷較大的場(chǎng)合也能使用。

1.3 置換通風(fēng)與冷卻頂板復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)

CC/DV系統(tǒng)綜合冷卻頂板在提高人體熱舒適方面的優(yōu)越性和置換通風(fēng)系統(tǒng)在提高室內(nèi)空氣品質(zhì)方面的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，并且具有良好的節(jié)能效果。室內(nèi)負(fù)荷由冷卻頂板系統(tǒng)和置換通風(fēng)系統(tǒng)共同負(fù)擔(dān)，頂板消除顯熱負(fù)荷，而濕負(fù)荷及有害物通過(guò)置換通風(fēng)來(lái)消除。與傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)相比，冷卻頂板置換通風(fēng)復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)具有熱舒適性和經(jīng)濟(jì)性2個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)。在熱舒適性方面，一般認(rèn)為，在舒適條件下，人體產(chǎn)生的全部熱量，大約按下述比例散發(fā)：對(duì)流散熱30%，輻射散熱45%，蒸發(fā)散熱25%[14]?？梢?jiàn)輻射換熱對(duì)人體的舒適感極為重要，在某些情況下甚至起主導(dǎo)作用。而冷卻頂板主要是以輻射換熱為主，降低垂直溫差。同時(shí)，冷卻頂板在夏季降低圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面溫度，增加人體輻射散熱份額，有利于提高舒適性。輻射供冷不會(huì)造成吹冷風(fēng)的感覺(jué)，不存在“空調(diào)病”。在經(jīng)濟(jì)性方面，在大型公共建筑采暖空調(diào)能耗中，60%～70%[12]是由輸送和分配冷量、熱量的風(fēng)機(jī)水泵消耗。由于大部分冷負(fù)荷由頂板承擔(dān)，因此，與傳統(tǒng)空調(diào)方式相比，送風(fēng)量大大降低，可節(jié)省風(fēng)機(jī)能耗。國(guó)外研究資料表明[15]與常規(guī)空調(diào)相比，冷卻吊頂系統(tǒng)可節(jié)省風(fēng)機(jī)能耗70%～80%。

2 CC/DV系統(tǒng)的熱舒適性分析

空氣調(diào)節(jié)技術(shù)的產(chǎn)生和應(yīng)用，初衷是給人們提供一個(gè)可避開(kāi)酷熱和嚴(yán)寒的環(huán)境，提高人體的熱舒適性。熱舒適在ASHRAE 55—2004標(biāo)準(zhǔn)[16]中定義為：人體對(duì)熱環(huán)境表示滿意的意識(shí)狀態(tài)。Gagge等[17-18]認(rèn)為“熱舒適”指的是人體處于不冷不熱的“中性”狀態(tài)，即認(rèn)為中性的感覺(jué)就是熱舒適。人們習(xí)慣于用“暖”或“冷”來(lái)描述所在房間的熱環(huán)境，然而決定人體冷熱感覺(jué)的變量主要有以下6個(gè)：空氣溫度、空氣流速、空氣相對(duì)濕度和平均輻射溫度、活動(dòng)量以及衣著情況。因此，要充分發(fā)揮空調(diào)系統(tǒng)提高建筑室內(nèi)空氣品質(zhì)并且滿足人體的熱舒適性要求的功效，必須綜合考慮上述6個(gè)方面。在冷卻頂板與置換通風(fēng)系統(tǒng)中，影響人體熱舒適性的參數(shù)主要有送風(fēng)溫度、垂直溫差、吹風(fēng)感、輻射溫度以及空氣濕度等。

2.1 送風(fēng)溫度

在 CC/DV系統(tǒng)中，送風(fēng)溫度的影響是十分重要的，其變化量直接決定著頂板所承擔(dān)冷量的比例，它對(duì)置換通風(fēng)的熱力分層高度、熱舒適性指標(biāo)均產(chǎn)生一定的影響[19]。袁鋒[20]應(yīng)用 CFD模型研究送風(fēng)溫度對(duì)室內(nèi)溫度場(chǎng)的影響，分別模擬送風(fēng)溫度為24，22，20，19和18 ℃的室內(nèi)熱環(huán)境狀況。表1所示為5種送風(fēng)溫度工況條件下工作區(qū)內(nèi)溫度情況。

表1 5種送風(fēng)溫度工況條件下工作區(qū)內(nèi)溫度情況Table 1 Temperature in occupied zone under five kinds of supply air temperature conditions results of physical data ℃

從表1可知：隨著送風(fēng)溫度降低，系統(tǒng)的供冷量增大，工作區(qū)的平均溫度隨之而降低。腳踝處的最低溫度t0.1也隨著送風(fēng)溫度的降低而降低；當(dāng)送風(fēng)溫度為18 ℃時(shí)，t0.1為19.31 ℃，低于CIBSE(2006)標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于t0.1為 20 ℃的規(guī)定；t0.1-1.1為 3.40 ℃，也不符合ISO7730[9]標(biāo)準(zhǔn)中t0.1-1.1＜3 ℃的規(guī)定。由于置換通風(fēng)系統(tǒng)送風(fēng)溫度低于室內(nèi)工作區(qū)溫度，密度大的冷空氣下沉到地表面，部分冷空氣在室內(nèi)熱源的作用下流向房間的上部，在豎直方向上形成下低上高的溫度梯度，這樣容易形成腳涼頭暖的局面，在送風(fēng)溫度過(guò)低時(shí)還容易引起吹風(fēng)感，這些現(xiàn)象都與人體舒適性規(guī)律相悖。為避免由送風(fēng)溫度過(guò)低而引起的吹風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)，從舒適性的角度出發(fā)，本文作者建議復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)的送風(fēng)溫度不低于19 ℃。

陳露[21]同樣采用 CFD軟件計(jì)算工具研究冷卻頂板和置換通風(fēng)復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)中不同的參數(shù)變化對(duì)人體熱舒適的影響。針對(duì)送風(fēng)溫度變化產(chǎn)生的影響，分別設(shè)置19，20和21 ℃ 3種不同的送風(fēng)溫度進(jìn)行模擬計(jì)算，送風(fēng)速度設(shè)定為0.4 m/s，頂板溫度設(shè)定為 19 ℃。圖1所示為不同送風(fēng)溫度下X=1 900 mm斷面溫度梯度圖。從圖1可見(jiàn)：送風(fēng)溫度越高，室內(nèi)溫度越高，當(dāng)送風(fēng)溫度為 19 ℃時(shí)，室內(nèi)工作區(qū)溫度保持在23.5～24 ℃左右，工作區(qū)的垂直溫度梯度隨著送風(fēng)溫度升高而逐漸降低。當(dāng)房間溫度為24～25 ℃，在人體腳部和膝部以及工作區(qū)溫度相差很小，低于1 ℃，不會(huì)使人產(chǎn)生不舒適感。在各個(gè)工況下，空調(diào)房間的溫度梯度均小于3 ℃，完全滿足ISO7730標(biāo)準(zhǔn)[9]中垂直溫差小于3 ℃的規(guī)定。同時(shí)，房間工作區(qū)的溫度隨著送風(fēng)溫度的升高而升高，送風(fēng)溫度的升高可以獲得較高的通風(fēng)效率和熱舒適性，但是，送風(fēng)溫度不宜過(guò)高，因?yàn)闇囟绕呖赡懿荒芡耆覂?nèi)濕負(fù)荷和滿足承擔(dān)部分熱負(fù)荷的要求，使房間工作區(qū)域的空氣品質(zhì)下降。

圖1 不同送風(fēng)溫度下X=1 900 mm的斷面溫度梯度圖Fig.1 Sectional temperature gradient map (X=1 900 mm)at different air temperatures

2.2 垂直溫差

垂直溫度梯度是影響熱舒適的重要因素之一，頭和腳踝之間溫度梯度過(guò)大會(huì)使人產(chǎn)生不舒適的感覺(jué)。由于目前 CC/DV復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用在我國(guó)尚處于起步階段，暖通空調(diào)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范還尚未對(duì)其舒適性和垂直溫差作出具體的規(guī)定，然而為不影響舒適性，歐洲及國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)已對(duì)此做出較明確的規(guī)定，相關(guān)指標(biāo)見(jiàn)表2。

表2 歐洲及國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于垂直溫差t0.1-1.1的規(guī)定Table 2 Provisions on vertical temperature difference provided by European and some international standards ℃

研究者對(duì)關(guān)于垂直溫差對(duì)人體熱感覺(jué)的影響進(jìn)行大量研究，Yu等[23]在置換通風(fēng)系統(tǒng)中研究垂直溫差的熱響應(yīng)，得出在不同的環(huán)境溫度和不同的局部熱感覺(jué)下，溫度梯度對(duì)整體熱舒適的影響也不同，而整體熱感覺(jué)對(duì)整體不滿意率有顯著的影響，即使熱感覺(jué)接近中性，不同的溫度梯度對(duì)熱舒適有不同的影響。

CC/DV復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)房間的溫度梯度與二者所承擔(dān)的負(fù)荷比例有關(guān)，隨著冷卻頂板輻射負(fù)荷增加，室內(nèi)向下運(yùn)動(dòng)的氣流將會(huì)加強(qiáng)，從而改變置換通風(fēng)系統(tǒng)下低上高的溫度分布模式，使室內(nèi)溫度分布更加均勻，降低垂直溫差，能有效削弱由垂直溫差帶來(lái)的不舒適感，提高熱舒適度。圖 2[24]所示為冷卻頂板表面溫度對(duì)室內(nèi)垂直溫度分布的影響。由圖2可見(jiàn)：當(dāng)僅有置換通風(fēng)時(shí)，室內(nèi)0.1 m處與1.1 m 處的垂直溫差已超過(guò)3 ℃，當(dāng)系統(tǒng)與冷卻頂板系統(tǒng)結(jié)合后，垂直溫差可下降到3 ℃以下，并且在一定溫度范圍內(nèi)，冷卻頂板表面溫度越低，垂直溫差越小。

圖2 頂板表面溫度對(duì)室內(nèi)垂直溫度分布的影響[26]Fig.2 Impact of coiling surface temperature on distribution of indoor vertical temperature

目前，置換通風(fēng)與冷卻頂板系統(tǒng)的設(shè)計(jì)都是基于腳踝和頭部之間的垂直溫差基礎(chǔ)之上的。表3所示為國(guó)內(nèi)外學(xué)者在不同的研究中得到的工作區(qū)垂直溫度。

表3 工作區(qū)的垂直溫度梯度(0.1～1.1 m)Table 3 Vertical temperature gradient in the occupied zone(0.1～1.1m)

從表3可知：在CC/DV空調(diào)房間，在冷卻頂板系統(tǒng)的冷輻射作用下，室內(nèi)受熱源加熱的上升空氣溫度降低，房間下部空氣由于置換通風(fēng)的低溫送風(fēng)，這樣，在2個(gè)系統(tǒng)相會(huì)結(jié)合的作用下室內(nèi)溫度趨于均勻，溫度梯度降低。一般垂直溫度梯度都不會(huì)超過(guò)3 ℃，根據(jù) ISO7730 標(biāo)準(zhǔn)[9]、ASHRAE 55—2004 標(biāo)準(zhǔn)[16]關(guān)于垂直溫差上限值不能大于 3 ℃的規(guī)定，可知采用CC/DV系統(tǒng)更容易滿足人體的熱舒適性要求。

2.3 吹風(fēng)感

氣流速度是另一個(gè)影響人體熱舒適的重要因素。氣流速度過(guò)大，會(huì)使人產(chǎn)生冷吹風(fēng)感。吹風(fēng)感也是空調(diào)房間中最讓人抱怨感到不滿的問(wèn)題之一，F(xiàn)anger將其定義為“氣流對(duì)人體造成的不希望的局部的冷作用”[29]，它與空調(diào)房間氣流的溫度和平均風(fēng)速相關(guān)。在一定的風(fēng)速下，人體因溫度的高低對(duì)風(fēng)的感覺(jué)不同，在越低溫的環(huán)境下越易使人體產(chǎn)生風(fēng)感。另外，大量的研究表明[30-32]，吹風(fēng)感的產(chǎn)生不僅與空調(diào)房間空氣的溫度及平均風(fēng)速有關(guān)，而且與房間氣流的紊流度有關(guān)，紊流度越大，人體的熱舒適性越低，而置換通風(fēng)系統(tǒng)氣流流態(tài)主要以低紊流或?qū)恿鳛橹?，因此，能有效降低吹風(fēng)感的風(fēng)險(xiǎn)。

由于 CC/DV系統(tǒng)中冷空氣直接進(jìn)入工作區(qū)容易在膝與足2部位存在吹風(fēng)感，要控制和消除吹風(fēng)感威脅，需嚴(yán)格控制工作區(qū)的空氣速度并減小湍流度，而置換通風(fēng)系統(tǒng)是以低速在房間下部送風(fēng)，其最大風(fēng)速一般出現(xiàn)在地板附近，特別是0.1 m高度左右，出口風(fēng)速為0.25 m/s左右，一般不大于0.3 m/s。在1.1 m處的風(fēng)速為0.08 m/s左右，距地板0.5 m以上的高度方向其風(fēng)速則低于0.08 m/s[33]。一般而言，只要保證分層高度在工作區(qū)以上，由于送風(fēng)速度極小且送風(fēng)紊流度低，即可保證在工作區(qū)大部分區(qū)域風(fēng)速低于0.15 m/s[34]，而當(dāng)室內(nèi)主導(dǎo)氣流速度低于0.2 m/s時(shí)，無(wú)論氣流的方向如何都不會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生吹風(fēng)感。因此，與傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)能更好地控制吹風(fēng)感的產(chǎn)生，更容易營(yíng)造舒適的室內(nèi)環(huán)境。

2.4 平均輻射溫度

輻射溫度對(duì)人體熱舒適有重要的影響作用[35]，輻射不對(duì)稱性可能會(huì)引起局部熱不舒適和降低環(huán)境的可接受度。當(dāng)建筑內(nèi)表面溫度過(guò)度偏離室內(nèi)空氣溫度時(shí)，僅僅通過(guò)對(duì)流系統(tǒng)很難消除由冷或熱表面輻射引起的不舒適。因此，當(dāng)室內(nèi)輻射溫度與空氣溫度溫差很小時(shí)將有利于營(yíng)造舒適的室內(nèi)環(huán)境。研究表明[36]：通常采用 CC/DV系統(tǒng)的房間，在復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)足夠冷輻射能力的作用下，房間內(nèi)各個(gè)表面直接被冷卻，因此，房間的輻射溫度較低，使平均輻射溫度接近空氣溫度，平均輻射溫度稍低于或等于房間的空氣溫度，而且使室內(nèi)溫度均勻，避免輻射不對(duì)稱性的產(chǎn)生。與傳統(tǒng)的全空氣系統(tǒng)相比，采用 CC/DV系統(tǒng)所得到的平均輻射溫度大約低2 ℃[26,28]，這種低輻射溫度的環(huán)境往往能使人感到更舒適。因?yàn)樗档腿梭w皮膚表面與室內(nèi)環(huán)境之間的對(duì)流換熱作用，有利于人體舒適性的提高；另一方面，在較低的平均輻射溫度下，人的實(shí)感溫度將比環(huán)境的空氣溫度低2～3 ℃[37]，夏季為得到同等的舒適條件，采用復(fù)合系統(tǒng)的房間，室內(nèi)空氣溫度可比采用全空氣系統(tǒng)的房間空氣溫度高 2～3 ℃，從而減少冷負(fù)荷，有利于節(jié)約能源。關(guān)于輻射溫差對(duì)人體熱舒適性的影響，Kumpmann等[19]測(cè)得在房間1.1 m高度處的房間輻射溫差為5.3 ℃，而根據(jù)Fanger[38]的相關(guān)研究可知人體所能忍受的最大輻射溫差可達(dá)14 ℃。Loveday等[39]在實(shí)驗(yàn)中得出：當(dāng)冷卻頂板的溫度為12.5～22 ℃時(shí)，輻射溫差為0～4 ℃。因此，認(rèn)為使用CC/DV系統(tǒng)的房間，室內(nèi)空氣溫度均勻，輻射溫差對(duì)人體熱舒適性的影響不大。

3 討論

雖然從以上對(duì)送風(fēng)溫度、垂直溫差、吹風(fēng)感及平均輻射溫度各指標(biāo)的分析中，可知置換通風(fēng)與冷卻頂板復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)較傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)具有良好的舒適性特征，但單一的置換通風(fēng)系統(tǒng)承擔(dān)的負(fù)荷較小，送風(fēng)速度較低，并會(huì)造成下冷上熱的氣流分布，容易造成吹風(fēng)感，甚至在房間中出現(xiàn)較大垂直溫差，形成腳涼頭暖的現(xiàn)象，這對(duì)熱體舒適性是非常不利的。為避免吹風(fēng)感的產(chǎn)生和獲得較低的垂直溫差，必須充分考慮冷卻頂板和置換通風(fēng)系統(tǒng)的負(fù)荷分配比例問(wèn)題，因?yàn)殡S著冷卻頂板負(fù)荷增加，可以降低垂直溫差，使室內(nèi)溫度趨于均勻，但若負(fù)荷增加過(guò)大，會(huì)產(chǎn)生較為強(qiáng)烈的下降氣流，這將在一定程度上破壞置換通風(fēng)的氣流流態(tài)，甚至使置換通風(fēng)流態(tài)與混合通風(fēng)流態(tài)相類似，進(jìn)而存在吹風(fēng)感，并且降低室內(nèi)空氣質(zhì)量；另一方面隨著冷負(fù)荷的增加，導(dǎo)致輻射頂板溫度可以會(huì)降低到室內(nèi)空氣露點(diǎn)溫度以下，造成頂板結(jié)露的威脅。在此情況下，CC/DV系統(tǒng)不但不能滿足人體熱舒適性的要求，而且會(huì)降低室內(nèi)工作區(qū)的空氣品質(zhì)。因此，在針對(duì) CC/DV系統(tǒng)的具體應(yīng)用場(chǎng)合應(yīng)充分考慮空調(diào)區(qū)域總冷負(fù)荷、空間體積、空間高度以及冷卻頂板布置位置等參數(shù)，合理分配冷負(fù)荷比例。

4 結(jié)論

(1) CC/DV復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)有效地結(jié)合冷卻頂板更好的熱舒適性優(yōu)點(diǎn)和置換通風(fēng)更好的空氣質(zhì)量的優(yōu)點(diǎn)，而且與傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)相比，CC/DV系統(tǒng)的節(jié)能效果顯著，并更具經(jīng)濟(jì)性。

(2) 可以預(yù)見(jiàn)，隨著國(guó)家大力倡導(dǎo)節(jié)能減排，CC/DV復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)將因其高舒適性和節(jié)能效果以及在室內(nèi)空氣品質(zhì)方面的優(yōu)越性，必將在我國(guó)有著廣闊的應(yīng)用前景。

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